Предохранительная муфта конструкции а. м. гущина

(50 4 Р 6 П 7/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Краматорский индустриапьный институт(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА КОНСТРУКИИ А.М. ГУЩИНА(57) Изобретецие относится к областимашиностроения и может быть использовано в машинах с адаптивным управлением для передачи ограниченногопо величине крутящего момента, 11 елью изобретения является расширениеэксплуатационных возможностей. Муфтасостоит из двух полумуфт (П) 1 и 2,1315681 поджатых одна к другой нажимным устройством в виде линейного электродвигателя 5. Обмотки электродвигателясоединены с источником питания черезрегулировочные элементы, а якорь связан с ведущей П 2. Датчик 18 линейных перемещений включен в цепь управления приводом машины. Неподвижныйэлемент датчика закреплен на корпусеэлектродвигателя, а подвижный - наего якоре. При перегрузке П 2 перемещается вдоль оси вала совместно с Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах для передачи ограниченного по величине крутящего момента в машинах с адаптивным управлением,Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей,На фиг. 1 представлена предохранительная муфта, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - 10 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - предохранительная муфта с рабочими элементами в виде кулачков, общий вид; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг.4; на фиг, 6 - расчетная схема предохра нительной муфты; на фиг. 7 - схема действия сил на шарик; на фиг. 8 - зависимость крутящего момента от силы тока якоря линейного электрического двигателя.20Предохранительная муфта содержит ведомую 1 и ведущую 2 полумуфты, связанные через элементы 3 сцепления (шарики), находящиеся в конусных гнездах полумуфт, которые сжимаются подвижным якорем 4 линейного двигателя 5 постоянного тока через упорный шарикоподшипник 6. Якорь 4 имеет обмотку 7, подключаемую через регулировочный элемент 8 к источнику 9 30 питания. Линейный двигатель 5 имеет обмотку 10 возбуждения, подключенную через регулировочный элемент 11 к отдельному источнику 12 питания.Полумуфта 2 соединяется с при водом 13 ее вращения посредством вала )4, который установлен на шариковых подшипниках 15 в магнитопроводе 16 линейного двигателя 5. Вал 14 снабякорем, величина перемещения фиксируется датчиком и сигнал передается вцепь управления приводом к автоматическому регулятору процесса, которыйвосстанавливает номинальную величинупередаваемого момента, например, путем уменьшения величины подачи инструмента в зону обработки. Величинаусилия поджатия П изменяется регулировочными элементами 8 и 11. 1 з.п,ф-лы, 8 ил. 2жен шпонкой 17 для передачи крутящегомомента от привода 13 к полумуфте 2,причем полумуфта 2 имеет возможностьосевого перемещения вдоль оси вала 14под действием приложенных к ней сил.Дпя фиксации перемещений полумуфты 2предусмотрен датчик 18 (емкостной,индуктивный и т.д,) линейного перемещения, который через блок 19 управления соединен с каким-либо автоматическим регулятором исполнительногооргана технологической машины (не показаны).Подвижный элемент датчика 18 жестко закреплен на якоре 4, а неподвижный - на корпусе 20 линейного двигателя 5, Датчик 18 получает питаниеот отдельного источника 21.Полумуфта 1 жестко насажена навыходной вал 22Полумуфты 1 и 2 могут иметь различное конструктивное исполнение.Так, на фиг. 4 представлена предохранительная муфта, в которой связь между полумуфтами осуществляется шариками,Муфта работает следующим образом.Включают источники 9, 12 и 21 питания и регулировочными элементами 8и 11 устанавливают ток необходимойвеличины в якорной обмотке 7 и обмотке 10 возбуждения. При прохожденииэлектрического тока по обмотке 10создается магнитный поток, при взаимодействии с которым тока якорнойобмотки 7 на якорь 4 действует электродинамическая сила Р, определяемаяпо закону Ампера:Р = В 1 1 вю3568 или 35 те причем 40 где Р -РН =созе2 В получим тогда 55 где В - индукция магнитного поля врабочем зазоре линейного двигателя;1 - сила тока в якорной обмотке;1 - длина якорной обмотки; 5угол между В и 1.Направление силы Р определяется правилом "левой руки" и выбирается таким, чтобы полумуфтыи 2 сжимали шарики 3 через упорный шарикоподшипник 6, что обеспечивает контакт между полумуфтами 1 и 2 и передачу крутящего момента от вала 4 к валу 22.Величина крутящего момента, передаваемого муфтой, определяется из следующих соображений (фиг. 6).Усилие прижима Р якоря линейного двигателя через полумуфту 2 равномерно распределяется на все шарики, значит на каждый шарик будет действовать осевое усилие РРРи где п - число шариков,Рассмотрим расчетную схему (фиг.7) с одним шариком. Усилие Р разложим на две составляющие, приложенные в точках контакта шарика с полумуфтами. При приложении силы Р в точке контакта возникает нормальная сила М, направленная к центру, которую можно разложить на уве составляю щие: осевую, равную - , и тангенциальную Т, равнуюРТ = -2 сдсТ РИздпЫ 2 цЮ здпЫ .45Так как муфта передает момент крутящий М , то по линии центров шариков будет действовать окружное усилие Г, образованное передаваемым моментом с плечом 1, равным0М12где 0 - диаметр окружности расположения центров шариков 1 0Таким образом, чтобы муфта передавала определенный М кр без повышения его допустимого значения требуется, чтобы выпо.снялось неравенствоР( 2 Т и Р Рили Рс -- и Гс срЫрС учетом сил трения качения шариков в гнездах полумуфт угол Ы уменьшается на угол у (угол трения качения), тогда Рсс (ы-у)Из условия равновесия подвижнойполумуфты 2 усилие Р прижима якоря 4линейного двигателя должно бытьРР д(Ы -Ч) Учитывая силу трения Рр, появляющуюся при движении полумуфты 2 на валу 4 по шпонке 7, равную2 М крР Егде М - передаваемый крутящий моКрмент;д - диаметр вала;Е - коэффициент трения скольжения,можно записать2 М кр 2 Мкрт --ц0 й или 2 Мхр 0 Р ) --- ЕИ(Ы Ч)1 0 й Учитывая, что в предлагаемой муф Р=В1 1усилие, развиваемое якорем линейного двигателя;индукция в рабочем зазоре линейного двигателя постоянного тока;сила тока в якорной обмотке; длина якорной обмотки,2 м 0В 1 1 =сЯ(Ы-ч)0 Й откудаВ 1 1Мкр 0 Ф2 ТЯ(0-))дгде М- крутящий момент, передаваемый муфтой;В - индукция в рабочем зазорелинейного электрическогодвигателя постоянного тока;1315681 ЗО 35 1 - сила тока в якорной обмотке линейного двигателя постоянного токд;1 - длина якорной обмотки линейного двигателя постоянного 5 тока;0 - диаметр окружности центровшариков;с - угол профиля гнезд под шарики;10угол трения качения шарикав гнезде;й - диаметр посадочного местапод подвижную полумуфту;коэффициент треция скольже 15 ния в месте сопряжения валас подвижной нолумуфтой. Таким образом, муфта цереддет момент крутящий М , величину которого весьма просто регулировдть силой тока в якорной обмотке лицейного электрического двигдтеля,В определенных случаях величина момента на валу 22 становится больше 25 того момента, который может переддть муфта, при этом це выцолняегся ус - ловие 2 Мкр р 0Р1 т(;-) --1Р ди полумуфта 2 цдчицдет перемещаться вдоль оси ндлд 14 совместно с якорем ч. Перемещение якоряфиксируется датчиком 18 и сигнал с датчика передается к дцгомдлгическому регулятору процесса (не показан), который восстанавливает номинальную величину передаваемого крутящего момента (например, для металлообрдзующего оборудования это может быть осуществлено за счет уменьшения величины подачи инструмента в зону обрдботки). Полумуфтд 2 возвращается под действием силы Р в исходное состояние,Выполнение нджимцого устройства 45 предохранительной муфты в виде якоря линейного электрического двигателя, снабженного датчиком линейных перемешеций якоря, обеспечивает не только плавное дистанционное регулирование предельного передаваемого крутящегомомецтд, но и возможность автоматического управления ходом работы.танка или технологической машины,то значительно расширяет эксплуата.иоццые возможности традиционныхпредохрдцительных муфт,Предлагаемая предохранительнаяуфтд может найти самое широкое приенецие в гибкопереналаживаемых техрологических машинах и роботах садаптивным управлением.управление муфтой легко осуществить от ЭВМ или микропроцессорнойтехники,формула изобретения 1. 11 редохранительная муфта, преимущественно для соединения валов цривэда машины с адаптивным управленцем, содержащая ведомую полумуфту, закрепленную на конце ведомого вала, и вецущую полумуфту, установленную цд кснце ведущего вала с возможностью осевого перемещения, поджатую к ведомой полумуфте посредством нажимно:.о устройства и связанную с ней через элементы сцепления, о т л и ч ам щ д я с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, нджимное устройство выполнено з виде смонтированного на ведущем длу через подшипники линейного элекрродвигателя, обмотки которого соединены с источниками питания через ресуляровочные элементы, а якорь связан с ведущей полумуфтой через нажимюй подшипник.2. Муфта по п, 1, о т л и ч а юц д я с я тем, что она снабжена датчиком линейных перемещений, включенным и цепь управления приводом, неподвижный элемент датчика закреплен на корпусе линейного электродвигателя, д псдвижный - на его якоре.1315681 Ри 2. б 6 Г Составитель Т, ОрлоТехред Л. Олийнык ректор С. Черни р С. Пек Ре 11 Подписенного комитета СССРетений и открытий5, Раушская наб д. 4 ул. Проектн Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уж 34/36 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изоб 13035, Москва, Ж Г О 40 60 4 Ъ 2. о